УНИТАРНЫЙ ПАТРОН Российский патент 1997 года по МПК F42B5/02 F42B5/192 F42B14/02 

Изобретение относится к боеприпасам артиллерийского нарезного оружия, преимущественно к патронам унитарного типа, для малокалиберных автоматических пушек, но может быть использовано и для патронов раздельного заряжения.

Известен унитарный патрон, в котором снаряд, пороховой заряд и средство воспламенения с помощью гильзы соединены в одно целое (Советская военная энциклопедия, т. 6, с. 249, Воениздат МО СССР, 1978 г.). Обеспечение устойчивого полета снаряда на траектории осуществляется с помощью металлических ведущих поясков (МВП) из меди, железа, биметалла.

Недостаток этого патрона (устройства) заключается в том, что он не может быть использован для ведения стрельбы напряженными режимами вследствие быстрого износа ствола оружия.

Известен также унитарный патрон, взятый в качестве прототипа, содержащий снаряд с ведущим устройством в виде пластмассового пояска из поликарбоната, полиамида ПА12 или высокоплотного полиэтилена, сформированного литьем под давлением [1]
Недостаток прототипа состоит в том, что не обеспечивается надежное функционирование ведущего устройства при больших начальных скоростях снаряда из-за недостаточной прочности посадки пластмассового пояска в подпоясковой канавке. С другой стороны, для указанных полимерных материалов температурный диапазон применения ограничивается интервалом от минус 54^oC до 57^oC.

Патроны с пластмассовыми ведущими поясками (ПВП) к автоматическому оружию должны применяться как и обычные боеприпасы с МВП в диапазоне температур эксплуатации от минус 60 до 80^oC. Кроме того, находясь в разогретом патроннике, ПВП нагреваются до 150^oC и выше и должны обеспечивать правильное функционирование снарядов при этой температуре.

В основу изобретения поставлена задача разработать унитарный патрон с таким устройством, конструктивное выполнение которого обеспечило бы высокие прочностные параметры в диапазоне температур от минус 60^oC до 150^oC при больших осевых, радиальных и скручивающих нагрузках и существенное уменьшение износа ствола оружия.

Поставленная задача решена тем, что в унитарном патроне, содержащем снаряд с ведущим устройством и гильзу с метательным зарядом и средством воспламенения, ведущее устройство заключает по крайне мере один пластмассовый поясок, сформированный литьем под давлением и частично расположенный в кольцевой канавке, выполненной на центрирующем утолщении снаряда. Согласно изобретению, пластмассовый поясок изготовлен из полиарилатной композиции с добавкой фторопласта в количестве 1-2 мас. кольцевая канавка имеет глубину, равную 0,05-0,07 калибра снаряда, и ширину, в 3-5 раз превышающую ее глубину, а на внутреннюю поверхность гильзы нанесено покрытие из металла, имеющего энергию возгонки не более 150 кДж/моль, или его соединения.

Целесообразно в качестве материала покрытия использовать цинк, кадмий и их соединения.

Предпочтительно, чтобы гильза была установлена вплотную к центрирующему утолщению и имела упор в его торец, образующий кольцевой бурт, а расстояние от плоскости стыковки центрирующего утолщения с гильзой до пластмассового пояска было равно 0,3-1,0 мм.

Для обеспечения надежности крепления пояска в корпусе снаряда выгодно, чтобы на каждой боковой канавки заподлицо с центрирующим утолщением был выполнен кольцевой выступ высотой, равной 0,4-0,6 глубины канавки, а на дне кольцевой канавки под кольцевыми выступами были выполнены кольцевые пазы шириной, равной высоте кольцевых выступов, и глубиной, равной 0,1-0,3 глубины канавки.

Кроме того, на дне кольцевой канавки на одинаковом расстоянии от ее боковых стенок целесообразно выполнить дополнительный кольцевой паз с выступами на его боковых стенках, при этом ширина паза равна 0,3 0,5 ширина, а его глубина 0,3 0,5 глубины кольцевой канавки. Предпочтительно, чтобы сечение дополнительного кольцевого паза было выполнено в виде равнобочной трапеции, малое основание которой сопряжено с образующей дна кольцевой канавки, а отношение длины большего основания трапеции к меньшему было равно 1,2 1,4.

Для обеспечения надежной обтюрации пороховых газов и отсутствия стружки пластмассового пояска при стрельбе его наружный диаметр должен на глубину нарезки ствола превышать диаметр по нарезам канала ствола.

Такое выполнение унитарного патрона обеспечивает:
повышение живучести стволов автоматических пушек за счет снижения их износа при замене МВП на ПВП;
достаточную прочность ведущего пояска при больших начальных скоростях снаряда, придание снаряду необходимой угловой скорости вращения в диапазоне температур от минус 60^oC до 150^oC, обтюрацию пороховых газов;
возможность введения в материал ведущего пояска фторопласта, обеспечивающего существенное снижение трения и повышение стойкости к различным химическим средам, применяющимся при изготовлении и эксплуатации боеприпасов, особенно при изготовлении ПВП "в размер", т.е. без дополнительной механической обработки по наружному диаметру;
исключение из состава пороховых газов металлических частиц при замене МВП на ПВП позволяет значительно снизить эрозионное воздействие на канал ствола, газоотводные отверстия и газовый двигатель пушки, стабилизируя ее работу в процессе исчерпания ресурса.

Упругие характеристики ПВП не требует упрочнения корпуса снаряда под пояском.

Продукты термического расположения материала ПВП, состоящие в основном из окиси и двуокиси углерода, хорошо совмещаются с пороховым газами, что позволяет исключить нежелательное эрозионное воздействие на поверхность канала ствола и газовые пути пушек.

Низкая вязкость расплава фторопласта приводит к тому, что он при формовании выходит на поверхность пояска, образуя на нем защитную поверхностную пленку, что обеспечивает повышение стойкости ПВП к различным химическим средам, применяемым при изготовлении и эксплуатации боеприпасов.

Обладая смазочными свойствами, фторопласт играет роль дополнительной смазки между ПВП и каналом ствола, снижая коэффициент трения. Возгоняющийся металл внутреннего покрытия гильзы в виде ионов выполняет роль катализатора при взаимодействии ПВП с нарезной частью канала ствола в процессе формирования на поверхности канала ствола трибохимического слоя.

Кроме того, предложенное устройство позволяет снизить нагрев пояска и величину нагрузки от давления пороховых газов на торцевую поверхность пояска за счет размещения подпоясковой канавки на центрирующем утолщении (на указанном выше расстоянии от заднего торца утолщения), а также обеспечить надежную фиксацию поясков при воздействии больших осевых и радиальных усилий, в том числе и от осевых воздействий гильзы на поясок при прохождении патроном трактов автоматики пушки и досылании в патронник.

На фиг. 1 изображен общий вид унитарного патрона и частичный продольный разрез; на фиг. 2 увеличенный разрез пластмассового пояска с профилем подпоясковой канавки.

Унитарный патрон преимущественно к артиллерийскому нарезному автоматическому оружию содержит снаряд 1 с центрирующим утолщением 2, ведущее устройство в виде двух пластмассовых поясков 3, частично расположенных в кольцевых канавках 4, гильзу 5, пороховой метательный заряд 6, капсюль-воспламенитель 7 и покрытие гильзы 8.

Гильза 5 закреплена на снаряде 1 вплотную к центрирующему утолщению 2, а расстояние l от плоскости стыковки центрирующего утолщения 2 с гильзой 5 до пластмассового пояска равно 0,3 1,0 мм. Кольцевые канавки 4 имеют глубину H (фиг. 2), равную 0,05-0,07 калибра снаряда 1, и ширину L, равную (3-5)H. На боковых стенках кольцевых канавках выполнены кольцевые выступы 9, расположенные заподлицо с центрирующим утолщением 2. Высота выступов 9 равна (0,4-0,6)H. На дне кольцевой канавки под кольцевыми выступами 9 выполнены первые кольцевые пазы 10, ширина которых равна высоте кольцевых выступов 9, а глубина h равна (0,1 0,3)H.

На дне кольцевой канавки выполнен второй кольцевой паз 11, который расположен на одинаковом расстоянии от боковых стенок кольцевой канавки. Ширина паза 11 равна (0,3 0,5)L, а его глубина h₁ равна (0,3-0,5)H. Кольцевой паз 11 снабжен выступами 12 на его боковых стенках, которые в частном случае могут быть треугольными. В этом случае профиль кольцевого паза 11 имеют вид равнобочной трапеции с отношением длин оснований, равным 1,2 - 1,4.

Общая ширина пояска nxL, где n число поясков, выбрана из условия обеспечения двухкратного запаса прочности ВП, определенного как отношение момента сопротивления скручиванию ВП, нагретого до 80^oC, в нарезах ствола, к действующему при выстреле моменту скручивания.

Пластмассовые пояски 3 выполнены из полиарилатной композиции на основе смешанного полиарилата с добавкой фторопласта (1-2 мас.).

В частности, может быть использован для изготовления поясков 3 полиарилат гранулированный марки ДВ-524 (ТУ6-55-221-1031-88),
Покрытие 8 внутренней поверхности гильзы 5 выполнено из металла с энергией возгонки не более 150 кДж/моль или его соединения. В качестве металлов для покрытия 8 могут быть использованы, например, цинк или кадий, а также их соединения, например халькогениды.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После воспламенения метального заряда 6 снаряд 1 проходит по стволу оружия. При проходе снаряда через ствол оружия пластмассовые пояски 3 взаимодействуют с нарезами канала ствола, обеспечивая угловую скорость вращения, необходимую для устойчивого полета.

Более низкие механические характеристики полимерного материала по отношению к металлу обеспечивает снижение износа нарезной части канала ствола.

В процессе движения ПВП по каналу ствола происходит взаимодействие материала пояска с поверхностью канала ствола и образуется трибохимический слой, в формировании которого принимают участие пары металла (в виде ионов) покрытия гильзы, осаждающиеся на внутренней поверхности канала ствола. В результате на поверхности канала ствола образуется сервовитный слой, состоящий в основном из продуктов карбонизации полимерного материала пояска, обладающий высокой термостойкостью, что приводит к существенному снижению износа ствола.

Использование полимерных материалов на основе полиарилата позволяет получить состав пороховых газов, которые в сочетании с продуктами трибо- и термораспада материала ПВП не вызывают эрозию газовых путей и двигателя пушек, автоматика которых работает на принципе отвода газов.

Ведущие пояски 3, выполненные из полиарилатной композиции, выдерживают высокие начальные и угловые скорости снаряда при указанных выше геометрических параметрах подпоясковой канавки и ширине пояска.

С другой стороны, выполнение поясков из полиарилатной композиции обеспечивает достаточную прочность в температурном диапазоне от минус 60^oC до 150^oC, чтобы сообщать снаряду необходимую скорость вращения вокруг продольной оси, обеспечивать обтюрацию пороховых газов, не разрушаясь и не плавясь, и такие упругие характеристики, которые не требуют упрочнения корпуса снаряда под поясками.

Изобретение относится к боеприпасам, преимущественно для артиллерийского нарезного автоматического оружия. Сущность изобретения: унитарный патрон содержит снаряд с ведущим устройством и гильзу с метательным зарядом и средством воспламенения. Ведущее устройство выполнено в виде по крайней мере одного пояска из полиарилатной композиции с добавкой фторопласта в количестве 1-2 мас.%. Пояски расположены частично в кольцевой канавке, выполненной на центрирующем утолщении снаряда. Глубина кольцевой канавки равна 0,05-0,07 калибра снаряда, а ширина ее в 3-5 раз больше ее глубины. Поясок сформирован литьем под давлением. Гильза установлена вплотную к центрирующему утолщению. На внутреннюю поверхность гильзы нанесено покрытие из легко возгоняющегося металла (цинк, кадмий) или его соединения. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Унитарный патрон, содержащий снаряд с ведущим устройством и гильзу с метательным зарядом и средством воспламенения, при этом ведущее устройство включает по крайней мере один пластмассовый поясок, сформированный литьем под давлением и частично расположенный в кольцевой канавке, выполненной на центирующем утолщении снаряда, отличающийся тем, что пластмассовый поясок выполнен из полиарилатной композиции с добавкой фторопласта в количестве 1 2 мас. кольцевая канавка выполнена глубиной, равной 0,05 0,07 калибра снаряда, и шириной, в 3 5 раз превышающей ее глубину, а на внутреннюю поверхность гильзы нанесено покрытие из металла с энергией возгонки не более 150 кДж/моль или его соединения. 2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что внутреннее покрытие гильзы выполнено из цинка или его соединения. 3. Патрон по п.1, отличающийся тем, что внутреннее покрытие гильзы выполнено из кадмия или его соединения. 4. Патрон по п.1, отличающийся тем, что гильза установлена вплотную к центрирующему утолщению, а расстояние от плоскости стыковки центрирующего утолщения с гильзой до пластмассового пояска равно 0,3 1,0 мм. 5. Патрон по п.1, отличающийся тем, что на каждой боковой стенке кольцевой канавки снаряда заподлицо с центрирующим утолщением выполнен кольцевой выступ высотой, равной 0,4 0,6 глубины канавки, а на дне кольцевой канавки под кольцевыми выступами выполнены кольцевые пазы шириной, равной высоте кольцевых выступов, и глубиной, равной 0,1 0,3 глубины канавки. 6. Патрон по п.5, отличающийся тем, что на дне кольцевой канавки снаряда на одинаковом расстоянии от ее боковых стенок выполнен дополнительный кольцевой паз с выступами на его боковых стенках, при этом ширина паза равна 0,3 0,5 ширины кольцевой канавки, а его глубина равна 0,3 0,5 глубины кольцевой канавки. 7. Патрон по п. 6, отличающийся тем, что дополнительный кольцевой паз выполнен с сечением в виде равнобочной трапеции, малое основание которой сопряжено с образующей дна кольцевой канавки, а отношение длины большего основания трапеции к меньшему равно 1,2 1,4.